[發(fā)明專利]一種基于單站雙頻連續(xù)波雷達(dá)的異步定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810239186.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108519593B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃際彥;周貽能;王義圓;張曦文;張彤彤;王亞龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/42
• 分類號(hào): G01S13/42
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種基于單站雙頻連續(xù)波雷達(dá)的異步定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：雷達(dá)連續(xù)發(fā)射三個(gè)狀態(tài)的不同頻率的連續(xù)波信號(hào)，并將回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)混頻得到中頻信號(hào)；具體方法為：

設(shè)被估計(jì)的動(dòng)目標(biāo)位置為(x,y)，并且已知天線的位置，發(fā)射天線的位置為(x₀,y₀)＝(-d,0)，兩接收天線的位置分別為(x₁,y₁)＝(0,0)、(x₂,y₂)＝(d,0)；d為兩個(gè)接收天線距離間隔，r_ij表示目標(biāo)在第j個(gè)狀態(tài)時(shí)與第i個(gè)天線的真實(shí)距離，發(fā)射角度為θ₀，接收天線(x₁,y₁)的目標(biāo)DOA為θ₁，設(shè)φ_ij表示第i個(gè)天線在第j個(gè)狀態(tài)時(shí)的相位，設(shè)三個(gè)狀態(tài)的連續(xù)波信號(hào)的頻率分別為f₁，f₂，f₂，并且每個(gè)狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間為T：

設(shè)定第一個(gè)狀態(tài)的發(fā)射信號(hào)為：

u_t＝cos(2πf₁t) (1)

則目標(biāo)的回波信號(hào)為：

u_r＝cos(2πf₁(t-T_d)) (2)

其中T_d為電磁波來(lái)回傳播時(shí)間：

其中R(t)為目標(biāo)與天線的瞬時(shí)距離，R為目標(biāo)與天線的初始距離，C為電磁波傳播速度，v_r為目標(biāo)與天線的徑向速度；

將回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)混頻后，得到中頻信號(hào)：

其中：

同理可得第二個(gè)狀態(tài)的中頻信號(hào)為：

其中：

第三個(gè)狀態(tài)中的中頻信號(hào)為：

其中：

步驟2：對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到兩根接收天線的三個(gè)狀態(tài)的相位；

步驟3：利用同一根接收天線中三個(gè)狀態(tài)之間的相位差計(jì)算目標(biāo)的距離；具體方法為：建立目標(biāo)模型為：

由上式可得φ_i1和φ_i2的相位差，即：

設(shè)定v_r在這三個(gè)狀態(tài)中是一個(gè)常數(shù)；因此，有：

r_1j＝r_1(j-1)-v_rT (9)

令j＝2再代入公式(8)差中，可得：

上式中具有額外相位擾動(dòng)-4πf₂v_rT/c；

利用第三個(gè)狀態(tài)與第二個(gè)狀態(tài)的相位差補(bǔ)償相位擾動(dòng)，φ_i2和φ_i3的相位差為：

將上式代入式(10)，可得：

考慮到兩個(gè)天線接收到的信號(hào)，r₁₁最終可以表示為：

其中a＝c/2π(f₂-f₁)；

步驟4：利用不同接收天線中的同一狀態(tài)下的相位差確定目標(biāo)的到達(dá)角；

步驟5：利用步驟3和步驟4得到目標(biāo)的距離和到達(dá)角確定目標(biāo)的位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單站雙頻連續(xù)波雷達(dá)的異步定位方法，其特征在于：所述步驟4的具體方法為：

同一時(shí)刻，兩接收天線與目標(biāo)之間距離的距離差為：

dr＝d cosθ (14)

所以由距離差dr引起的兩接收天線之間的相位差可以表示為：

φ_1j-φ_2j＝2πf_jdr/c＝2πd cosθ/λ_j (15)

考慮到三個(gè)狀態(tài)兩個(gè)天線接收到的信號(hào)，θ最終可以表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單站雙頻連續(xù)波雷達(dá)的異步定位方法，其特征在于：所述步驟5的具體方法為：

動(dòng)目標(biāo)的位置(x,y)通過(guò)下式獲得：

x＝r₁₁cosθ,y＝r₁₁sinθ (17)。